CHÚ DẪN: 1 biến dạng 2 các dải (thép) tương phản 3 biến dạng dọc 4 biến dạng ngang 5 máy quét
Hình E.5 - Máy quét song song với nhiều dải (thép)
Máy đo độ giãn laser kiểu máy quét song song làm việc như sau: ít nhất là hai hoặc một bộ các vạch dấu đo được bố trí trên mẫu thử chưa bị kéo giãn. Chùm tia laser được chiếu trên điểm tâm quay của một tấm kính phẳng nằm ngang, quay. Trong quá trình đi vào đi ra, chùm tia laser bị khúc xạ ở hai mặt phẳng đối diện của mặt phẳng quang, tạo ra các góc khúc xạ giống nhau. Bằng cách quay mặt phẳng quang, chùm tia laser bị khúc xạ song song với bản thân nó và di chuyển trên mẫu thử. Ở các dải (thép) được định vị trên mẫu thử, ánh sáng laser được tán xạ bằng cách khuếch tán hoặc được phản xạ một cách chính xác. Máy thu phân tích ánh sáng này, xác định chiều dài chuẩn tắt dần trên mẫu thử chưa bị kéo giãn và sau đó xác định các thay đổi chiều dài và trong trường hợp có nhiều vạch dấu, xác định sự phân bố của chúng trong điều kiện có va đập của các lực được thử. Một tâm quét ngang bổ sung xác định đồng thời độ giãn ngang của chiều dày nếu có yêu cầu.
CHÚ DẪN: 1 bộ lái tia 2 điốt dừng 3 điốt bắt đầu
Hình E.6 - Các giá trị đo của máy quét song song
Hình E.6 giới thiệu các giá trị đo chính và các thông số được tạo ra trong quá trình đo giữa hai dải (thép). Các tính toán cho một máy quét song song phức tạp hơn so với các tính toán cho một máy quét góc. Hơn nữa, không dễ dang xác định được giá trị của góc “bắt đầu - dừng” và “bắt đầu - các dải”.
Đối với một máy quét góc, bộ lái tia được kẹp chặt với một “phần tử quay”. Phần tử quay này nên có một “vị trí trung gian”. Đây là vị trí mà chùm tia không bị khúc xạ khi đi qua mặt phẳng quang. Thực ra đây là trường hợp nếu các cạnh của mặt phẳng quang được bố trí song song hoặc vuông góc với trục quang. Trong hình minh họa ở trên, một tình huống được vẽ từ chuyển động quay dương về toán học theo góc αsk so với vị trí trung gian. Thông qua chuyển động quay “thích hợp” của bộ lái tia, chùm tia laser có thể chiếu trên điốt bắt đầu hoặc điốt dừng. Như vậy góc mà bộ lái tia tạo thành tương đương với “góc bắt đầu-dừng” của các thông số hiệu chuẩn.
Cũng như đối với máy quét góc, phép đo thời gian bắt đầu khi chùm tia laser đi tới điốt bắt đầu. Khi đó wa mô tả tốc độ góc của bộ lái tia. Mặt khác, tốc độ này giữ không đổi.
Các thông số sau cần cho tính toán: αs-s góc bắt đầu - dừng
αs-s1 góc bắt đầu - dải (thép) 1 αs-s2 Góc bắt đầu - dải (thép) 2. αs-m Góc bắt đầu - đường trục giữa. αs1 Góc của dải (thép) 1.
αs2 Góc của dải (thép) 2. P1 Vị trí của dải (thép) 1. P2 Vị trí của dải (thép) 2.
s Khoảng cách giữa tâm bộ lái tia và bề mặt mẫu thử.
l Chiều dài cữ - khoảng cách giữa các vạch dấu trên mẫu thử.
a
d chiều dài cạnh của mặt phẳng quang. η chỉ số khúc xạ của mặt phẳng quang.
Để tính toán vị trí của bất cứ dải (thép) nào cần áp dụng công thức sau:
(E.2)
(E.3)
Để tính toán vị trí của bất cứ dải (thép) nào cần có các thông số sau: ts-s thời gian bắt đầu - dừng.
ts-sk thời gian bắt đầu - dải (thép).
αs-s góc bắt đầu - dừng của các thông số thiết bị.
αs-m góc bắt đầu - đường trục giữa của các thông số thiết bị. d chiều dài cạnh của mặt phẳng quang của các thông số thiết bị. η chỉ số khúc xạ của mặt phẳng quang của các thông số thiết bị
Thử nghiệm và hiệu chuẩn một máy đo độ giãn laser của kiểu máy quét song song là một quy trình để xác định các thông số riêng cho thiết bị và mối nối máy đo độ giãn với thiết bị thử. Trong trường hợp này các thông số được quan trắc thường do nhà sản xuất cung cấp.
αs-s góc bắt đầu - dừng.
αs-m góc bắt đầu - đường trục giữa. d chiều dài cạnh của mặt phẳng quang. η chỉ số khúc xạ của mặt phẳng quang.
Chiều dài cạnh d và chỉ số khúc xạ, η dựa trên thông tin do nhà sản xuất cung cấp. Ở đây, phải nhớ rằng chỉ số khúc xạ phụ thuộc vào bước sóng của tia laser được sử dụng.
Các vị trí góc được cho đối với máy quét song song không có liên quan với vị trí của chùm tia laser, nhưng thích hợp hơn với vị trí của phần tử bộ lái tia trong đó chùm tia laser bị khúc xạ thực hiện các chuyển động tương ứng. Có thể thực hiện thử nghiệm và, nếu cần thiết, điều chỉnh lại và đo góc bắt đầu - dừng ở hiện trường tương đối dễ dàng.
Thực hiện việc xác định góc bắt đầu - đường trục giữa, thử nghiệm và, nếu cần thiết, điều chỉnh khoảng cách làm việc từ điểm tâm quét bằng nguyên lý trong đó một đối tượng thử có hai dải phản quang được xác định chính xác có khoảng cách đã cho được thực hiện song song với các dải này và vuông góc với đường trục quang, và được đo bằng máy quét song song. Mỗi phép đo tạo ra hai vị trí của dải và một khoảng cách giữa các dải. Trên cơ sở này, các góc bắt đầu - đường trục giữa được xác định và được tối ưu hóa cho tất cả các phép đo bằng phương pháp thống kê.
Phụ lục F
(Tham khảo)
Đo độ giãn bằng video F.1. Nguyên lý làm việc của máy đo độ giãn video
Một hệ thống máy đo độ giãn video gồm có ít nhất là một camera, một hệ thống quang học và một hệ thống xử lý hình ảnh tương ứng (xem Hình F.1).
CHÚ DẪN:
1 mẫu thử có các vạch dấu tham chiếu (chuẩn) 2 máy thử
3 camera video 4 nguồn sáng 5 bộ xử lý video
Hình F.1 - Nguyên lý làm việc
Bề mặt của mẫu thử được vạch ít nhất là hai vạch dấu chuẩn dọc theo đường trục tác dụng của tải trọng và đôi khi cũng vuông góc với đường trục này (xem Hình F.2). Để tương phản tốt với nền, các vạch dấu này có thể có dạng các vạch dấu được tô màu hoặc các nhãn dán tự bám dính. Khoảng cách giữa các cạnh chuẩn tương phản của các vạch dấu này biểu thị chiều dài cữ ban đầu sẽ thay đổi do biến dạng hoặc sự nén ép được tạo ra. Trong máy đo độ giãn video sự thay đổi này được giám sát bởi một hoặc nhiều camera và bởi sự xử lý nhanh tín hiệu video để chuyển đổi thành kích thước độ giãn hoặc độ nén cho sử dụng sau này và khi thích hợp, được sử dụng như số liệu đã cho với thiết bị thử.
CHÚ DẪN: X thời gian thử
Y thay đổi vị trí của các vạch dấu tương phản
Hình F.2 - Nguyên lý đo
Cách thay đổi vị trí của các vạch dấu tương phản được phát hiện và được mô tả dưới đây; cũng xem HÌnh F.3.
Chíp (vi mạch) của camera gồm có một ma trận các phần tử nhạy cảm ánh sáng riêng biệt được bố trí rất gần nhau trong một mô hình tuyến tính đều. Trong một thời gian tổ hợp có thể được chỉnh đặt ở bên ngoài, các phần tử này, cũng được gọi là điểm ảnh (pixel), chuyển đổi ánh sáng tới thành các phụ tải điện có tỷ lệ. Bằng một xung điều khiển, các phụ tải này được nạp lại một cách đồng bộ vào một ma trận các tụ điện và từ đây, thông qua các thanh ghi dịch chuyển, chúng được đọc ra ở dạng các cột hoặc các hàng là các điện áp nạp có tỷ lệ. Các điện áp này có biên độ tương đương với giá trị của ánh sáng thang xám, được số hóa và chuyển đổi thành các hàm giá trị thang xám và do đó được gán cho các vị trí điểm ảnh riêng biệt. Từ mộ hình của các hàm giá trị thang xám này trên các địa chỉ điểm ảnh (pixel), cần có một công suất tương đối nhỏ của máy tính để tính toán vị trí và chuyển vị của các cạnh đo ánh xạ trên chíp CCD và sự thay đổi khoảng cách của chúng với độ phân giải rất cao.
CHÚ DẪN: 1 các đầu nối 2 SiO2
3 Silic có định lượng P
4 lớp P được xả hết (ổ chứa dữ liệu CCD không bị phơi sáng) 5 các điện tử tự do ánh sáng (ổ chưa dữ liệu CCD được phơi sáng) 6 camera
7 ánh sáng thấm qua được
Hình F.3 - Nguyên lý làm việc
Vì chỉ có một số ít các hàng hoặc các cột của chíp có chứa thông tin về mô hình vị trí của các cạnh một khi đã đưa vào vị trí bắt đầu cho nên việc đọc ra có thể bị hạn chế cho các vùng của chip ở đó có sự di chuyển của cạnh. Ngoài việc đo chuyển vị của các cạnh dọc theo đường trục dọc, cũng có thể đo độ co lại của đường cắt ngang đối với cùng một khung thời gian. Bằng việc sử dụng các bộ xử lý nhanh tín hiệu, có thể đo độ biến dạng trên đường trục chính không chỉ giữa hai cạnh mà trên cả toàn bộ lưới quan sát.